气质联用简介

1、实验十三 气相色谱-质谱联用一、实验目的一、实验目的 1.1. 学习学习GC-MSGC-MS的工作原理的工作原理 2. 2. 掌握掌握GC-MSGC-MS对未知样品的定性及定量对未知样品的定性及定量 分析方法分析方法3质谱仪模块组成质谱仪模块组成进样口离子源质量分析器检测器数据采集及分析高真空系统PCLC、GCEI CIESI APCI FAB MALDI四极杆 离子阱飞行时间电子倍增器光电倍增管质谱仪需要在高真空下工作：离子源（10-3 10 -5 Pa ）质量分析器（10 -6 Pa ）(1) 大量氧会烧坏离子源的灯丝；(2) 用作加速离子的几千伏高压会引起放电；(3) 引起额外的离子分子

2、反应，改变裂解模型，谱图复杂化。二、实验原理二、实验原理质谱检测器柱箱：毛细管色谱柱、风扇（降温）、保温层手动操作面板进样口气相色谱-质谱（GC-MS）仪气相色谱的进样方式气相色谱的进样方式 WBI进样口 毛细柱分流/无分流进样口 冷柱头进样 PTV进样口热进样和冷进样热进样和冷进样 热进样 分流/无分流进样 直接进样（WBI） 宽口毛细柱和填充柱 冷进样 PTV进样 冷柱头进样歧视效应和热分解歧视效应和热分解 热进样 (SPL, WBI) 存在歧视现象和样品热分解 冷进样 (OCI, PTV) 进样是在较低温度下进行 定量精度高歧视效应和热解效应的影响小歧视效应的产生歧视效应的产生 歧视:蒸

3、溜现象 形成气溶胶 分溜现象 低沸点组分百分比偏高低沸点组分百分比偏高 进针进针 退针退针高沸点组分残留高沸点组分残留减小热进样歧视现象的方法减小热进样歧视现象的方法 快速进样法 溶剂冲洗法 热针法溶剂冲洗法溶剂冲洗法蒸溜和分蒸溜和分溜减少溜减少溶剂溶剂 空气空气 样品样品 空气空气(%)0.5 1.0 2.0 3.0 4.0 (uL)52 51 50 49 48n-C4n-C9冷进样冷进样 概念 样品是在冷状态-低于样品沸点的温度下进样 (依据溶剂) 气化室快速升温使样品气化 PTV进样方式 分流进样(高浓度样) 无分流进样 (低浓度样) 大体积进样LVI (痕量分析) OCI柱头进样 只适

4、用于0.53内径的柱子 无分流流路，不能分析高浓度样品（污染柱子），进样量 一般小于2ul进样口的结构进样口的结构毛细柱进样口隔垫吹扫出口分流出口载气玻璃衬管F2F1隔垫吹扫出口载气玻璃衬管填充柱分流分流/ /不分流进样口示意图不分流进样口示意图分流比：SPL.RF1:F2F1F2WBIWBI进样口示意图进样口示意图用于：宽孔径毛细管柱填充柱 载气载气 毛细柱毛细柱隔垫吹扫出口隔垫吹扫出口分流出口分流出口1.Column Sleeve/Guide (OCI-mode)2. 玻璃衬管玻璃衬管 （Glass Insert)(PTV-mode)OCI/PTVOCI/PTV进样口示意图进样口示意图质谱

5、结构原理质谱结构原理 提供足够的平均自由程 提供无碰撞的离子轨道 减少离子-分子反应 减少背景干扰 延长灯丝寿命 消除放电 增加灵敏度真空系统确保离子由离子源转移至检测器+ionair, water etc.高真空低真空 压力 10-3-10-4 Pa(平均自由路径 5m-50m) 排气系统排气系统Ion sourceLens systemRod systemDetector主泵副泵 Interface:GC 和 MS的连接部件接口色谱柱MS高真空使用石墨垫圈 密封（85%Vespel+15%石墨）加热块接口接口电子电离源（电子电离源（EI）应用最为广泛挥发性样品的电离e-e-e-e-e-样品

6、分子样品分子灯丝灯丝+碎片离子碎片离子QP 热电子（70eV）轰击分子，使其电离 丰富的碎片离子=丰富的结构信息 “指纹”俵e- M m1m3m2EI spectrum硬酯酸甲酯 M.W. 298电子轰击电离（电子轰击电离（EI） 热电子（70eV）轰击分子，使其电离 丰富的碎片离子=丰富的结构信息 “指纹”俵e- M m1m3m2EI spectrum硬酯酸甲酯 M.W. 298 首先电离反应气分子样品分子主要 由质子转移电离 容易产生准分子离子用于确定分子量 +CH4e M C2H5MH+C2H4PCI spectrum硬酯酸甲酯 M.W. 298负化学电离负化学电离(NCI) 灯丝灯丝e

7、-e-e-e-反应气反应气样品样品 样品样品捕获电子形成负离子捕获电子形成负离子 MX+e(015eV)-MX X: : 电负性强元素电负性强元素CH4e MX MX CH4+CH3+HCH4CH4CH4e MX MX _ _ NCI 质谱图六氯苯 M.W. 284EIPCINCIMarthone (MW 330)EI PCI NCI 的比较的比较2022-6-1231四极杆质量分析器四极杆质量分析器+离子检测器电子倍增管电子倍增管： 从质量分析器出来的离子轰击电子倍增管的阴从质量分析器出来的离子轰击电子倍增管的阴极表面，使其发射出二次电子，再由二次电子依极表面，使其发射出二次电子，再由二次电

8、子依次轰击一系列电极，使二次电子获得不断倍增，次轰击一系列电极，使二次电子获得不断倍增，最后由阳极接受电流，使离子束信号得到放大。最后由阳极接受电流，使离子束信号得到放大。+7.5kV-+e-0.73.0kVAMP-7.5KV+e-0.73.0kVAMPe-负离子检测器负离子检测器正离子检测器正离子检测器主要性能指标主要性能指标1.分辨率（分辨率（resolution） 为二个相邻质谱峰之一的质量数与二者质量差的比位，为该仪器的为二个相邻质谱峰之一的质量数与二者质量差的比位，为该仪器的分辨率，以分辨率，以R 表示表示 RM1/M1M2M/M（M1M2, M 1）国际上规定仪器分辨率）国际上规定

9、仪器分辨率是指二峰间峰谷的高度为峰高的是指二峰间峰谷的高度为峰高的10%时的测得值，也就是二峰各以时的测得值，也就是二峰各以5%的高度叠合。的高度叠合。 R10%M/ Ma/b2. 灵敏度通常仪器灵敏度有绝对灵敏度和相对灵敏度之称。绝对灵敏度定义为：通常仪器灵敏度有绝对灵敏度和相对灵敏度之称。绝对灵敏度定义为： S=I/Q 试中试中 S - 灵敏度灵敏度 I - 信号响应值信号响应值 Q - 单位进样量单位进样量 相对灵敏度定义为一定进样量获得的待测信号强度（相对灵敏度定义为一定进样量获得的待测信号强度（S）和噪声信号强）和噪声信号强度度(N)之比之比S/N,对于多数质谱仪而言灵敏度（对于多数

10、质谱仪而言灵敏度（S）和分辨率（）和分辨率（R）互为倒数）互为倒数关系：关系： R=S/K3. 质量范围质量范围 质量范围通常定义为质谱仪器能检测的最低和最高质量，其取决于质量范围通常定义为质谱仪器能检测的最低和最高质量，其取决于质量分析器的类型因为质谱检测的是质荷比（质量分析器的类型因为质谱检测的是质荷比（m/z）所以实际检测的质）所以实际检测的质量取决于离子所带电荷数量取决于离子所带电荷数z,当当z值越大，值越大，m/z就越小。就越小。 质量准确度是指离子质量测定的准确性，有两种表达方式：质量准确度是指离子质量测定的准确性，有两种表达方式：（1） M=M计算计算-M测量测量 （2）准确度）

11、准确度=100%x M计算计算/ M测量测量4. 质量轴的稳定性质量轴的稳定性 质量轴指质谱测定离子质量的坐标，亦称质量标尺。质量轴质量轴指质谱测定离子质量的坐标，亦称质量标尺。质量轴的稳定性指在一定条件下，一定时间内质量标尺发生漂移的幅的稳定性指在一定条件下，一定时间内质量标尺发生漂移的幅度，一般多以度，一般多以8h或或12h内某一质量测定的变化来表示质量轴的内某一质量测定的变化来表示质量轴的稳定性关系到质量测量的准确度，它和一起的性能以及仪器操稳定性关系到质量测量的准确度，它和一起的性能以及仪器操作条件有关，会随着仪器状态和操作条件变化而发生变化，不作条件有关，会随着仪器状态和操作条件变化

12、而发生变化，不同质量范围的仪器采用不同的标样对质量标尺进行校正同质量范围的仪器采用不同的标样对质量标尺进行校正基峰：179分子离子：304质荷比（m/z)75.0100.0125.0150.0175.0200.0225.0250.0275.0300.00.025.050.075.0100.0125.0%179137152304199931249722766276248163842166813423126016728912119510924714781183220100273716315589205130307质谱图（棒图）总离子流图（TIC)TIC和MC（质量色谱图）总离子流图（TIC)75.

13、0100.0125.0150.0175.0200.0225.0250.0275.0300.00.025.050.075.0100.0125.0%179137152304199931249722766276248163842166813423126016728912119510924714781183220100273716315589205130307应 用环境监测日用品药物分析食品安全实 验 部 分(1). 样品前处理样品前处理 溶液配制：配置溶液配制：配置0.5 mol/L KOH甲醇溶液，体积比为甲醇溶液，体积比为2 : 1的的正己烷乙醚溶液。正己烷乙醚溶液。 取植物油样品取植物油样品1

14、2滴（约滴（约30mg）至）至25mL具塞试管或比色管中，具塞试管或比色管中，加入正己烷乙醚（加入正己烷乙醚（2 : 1）5mL，0.5mol/L KOH甲醇溶液甲醇溶液3mL，摇匀，室温反应摇匀，室温反应10min，加水，加水10mL，反复摇震后，取出移至离，反复摇震后，取出移至离心管中，心管中，4000rpm离心离心2min，吸取上层脂肪酸甲酯，做，吸取上层脂肪酸甲酯，做GC-MS分析。若不离心处理，也可以将摇震后的溶液静止分析。若不离心处理，也可以将摇震后的溶液静止30 min，再吸，再吸取上层脂肪酸甲酯，做取上层脂肪酸甲酯，做GC-MS分析。分析。(2) 操作步骤 GC-MS仪器参数设

15、定： 气相色谱条件：J&W DB-17 弹性石英毛细管色谱柱(30m0.25mm0.25m)；载气为纯度99.999%的氦气；柱初温150，保温3min，以20/min升温速率升至200，再以/min升温速率升至230，保温3min；进样口温度250；柱流量1mL/min，分流比1:50；进样量1L。 质谱条件：质谱条件： EI离子源，电子能量离子源，电子能量70eV，扫描测定模式，质量扫描范围，扫描测定模式，质量扫描范围29 m/z 400 m/z，离子源温度，离子源温度200，GC-MS接口温度接口温度220，溶，溶剂峰切除时间剂峰切除时间2.0min，质谱检测起测时间，质谱检测起测时间2.5min。 仪器调试完毕后，吸取处理好的